DE2442590A1 - Verfahren und vorrichtung zum faerben von faserwaren mit polyesterfasern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum faerben von faserwaren mit polyesterfasern

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Hiroshi Namiki
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Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein jun.
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Verfahren und Vorrichtung zum Färben von Faserwaren mit Polyesterfasern.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Färben von Faserwaren mit Polyesterfasern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
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zum Färben von Faserwaren mit Polyesterfasern unter Verwendung einer Düse für die Farbflotte nach der Düsenfärbetechnik, die bei hoher Temperatur während einer kurzen Zeitdauer angewendet wird, während sich die Faserware mit Polyesterfasern im Färbebad bewegt.
Normalerweise wurden Faserwaren mit Polyesterfasern durch ein Düsenfärbeverfahren gefärbt, das aus der Zugabe der Farbstoffe, und Hilfsmittel bei einer Temperatur von nur . 40 und 60 C zum Bad einer Färbevorrichtung,die ■ mit dem zu färbenden Material beschickt wurde.dem Erhöhen der Temperatur auf 120 bis 140 C, während sich das Material zusammen mit der Farbflotte bewegte, und dem Färben des Materials bei dieser Temperatur innerhalb 60 bis 90 Minuten bestand.
Bei diesem Verfahren beginnen die polyesterartigen Pasern bei einer Temperatur von etwa 800C,allmählich die Farben zu adsorbieren. Wenn dabei die Aufheizgeschwindigkeit erhöht wird, so wird die Temperaturverteilung innerhalb der Färbevorrichtung ungleichmässig, wodurch eine ungleichmässige Färbung.hervorgerufen wird.Daher ist die Steuerung der Aufheizgeschwindigkeit sehr wichtig. Die Aufheizgeschwindigkeit beträgt normalerweise etwa 0,5 C/ min. bis 10C/min.
Ein derartiges bekanntes Düsenfärbeverfahren hat jedoch den Nachteil, dass allein für die Temperaturerhöhung der Flotte Zeiten zwischen 50 und 90 Minuten, und für das gesamte Färbeverfahren 3 Stunden und mehr benötigt wurden. Es bestand daher ein starkes Bedürfnis nach einem Verfahren zum gleichmässigen Färben von Faserwaren mit Polyesterfasern, das in kurzer Zeit durchgeführt werden konnte.
Das Tauchfärben von polyesterartigen synthetischen Fasern geht
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normalerweise in den folgenden Schritten vor sich:
1) Adsorption der Farben an den Oberflächen der Fasern,
2) Desorption der Farben von den Oberflächen der Fasern und Resorption an den Fasern, und
3) Diffusion der Farben in die Fasern.
Bei einer relativ niedrigen Temperatur unter 100 C treten die Erscheinungen 1) und 2) auf, und bei einer Temperatur über 11O0C findet hauptsächlich die Diffusion der Farben in die Fasern statt.
Aufgrund dieser Tatsache erwarteten die Erfinder für den Fall,dass verschiedene Schwierigkeiten, wie eine ungleichmässige Temperaturverteilung innerhalb des Färbebades infolge der sehr hohen Aufheizgeschwindigkeit und als Folge davon eine Ungleichmässigkeit der Adsorption, der Desorption und der Re-Adsorption der Farben, wie oben unter 1) und 2) beschrieben, welche eine ungleichmässige Färbung hervorrufen könnten, vermieden werden können, und ausserdem die Färbedauer erheblich abgekürzt werden könnte, falls ein Färbebad, das keine Farbe, aber eine Faserware mit Polyesterfasern enthält, zuerst in kurzer Zeit auf eine Temperatur von 110 C aufgeheizt wird und die Farben dem Färbebad hinzugefügt werden, wenn die Temperatur des Bades 110°C überschritten hat. Auf der Basis dieses Konzeptes führtentdie Erfinder verschiedene Versuche durch.
Im Laufe der Versuche erkannten die Erfinder jedoch, dass bei einer Temperatur über 110 C die Brown'sehe Molekularbewegung der Polymerkette bei einem nicht-kristallinen Teil der polyesterartigen Fasern sehr stark ist, und die Farbstoffe sehr rasch in die Fasern diffundieren. Daher diffundieren bei Zugabe von Farbstoffen oder Farbflotte zum Bad die Farbstoffe in die Fasern ein, bevor sie
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innerhalb des Bads gleichmässig verteilt sind, und die gefärbten Waren weisen eine unregelmässige Färbung auf.
Überraschenderv/eise zeigte es
sich, dass man gleichmässig gefärbte Faserwaren, die weitgehend frei von einer unregelmässigen Färbung sind, in kurzer Zeit erhält, wenn man die Faserware mit den Polyesterfasern in einem Bad, das keine Farben enthält,mit . einer Geschwindigkeit von 80 bis 300 m/min bewegt, und eine Farbflotte mit einer Geschwindigkeit nicht höher als 20 1/sek. hinzugibt, wenn die Temperatur des Bades 1100C überschritten hat.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Düsenfärbeverfahren für Faserwaren mit Polyesterfasern vor, bei dem die Faserware unter Verwendung einer Düse für die Farbflotte gefärbt wird, während sich die Ware im Färbebad bewegt. Dabei wird
die Badflüssigkeit aufgeheizt während sich die Faserware mit einer Geschwindigkeit von 80 bis 300 m/min in einem Bad, das keine Farbe enthält, bewegt, eine Farbflotte mit einer Geschwindigkeit nicht höher als 20 l/s hinzugefügt. wenn die Temperatur des Färbebades 110 C überschritterjhat, und daran anschliessend die Faserware bei einer Temperatur über 110 C gefärbt, während sie sich mit der obigen Geschwindigkeit bewegt.
Das erfindungsgemässe Färbeverfahren benützt im wesentlichen die sogenannte Düsen-Färbetechnik, bei der eine Faserware unter Verwendung einer Düse für die Farbflotte in einem Färbebad gefärbt wird, während sie sich darin bewegt.Beim erfindungsgemässei Färbeverfahren ist es sehr wesentlich daß
die Geschwindigkeit der Bewegung der Faserware im Bad und die Geschwindigkeit der Zugabe der Farbflotte auf die oben angegebenen Bereiche begrenzt sind, um eine gleichmässige Temperatur-
b υ li ö ι * I 0 8 0 1 5
-s- 2U2590
verteilung des Bades und eine gleichmässige Konzentration der Farben innerhalb kurzer Zeiten zu erreichen, wobei man die Faserware in ein Bad,das keine Farben enthält, eintaucht, anschliessend das
stoffe bzw.Farben Bad aufheizt und die Färb/ dem Bad hinzufügt, wenn die Temperatur
des Bades 110 C überschritten hat.
Der Ausdruck "polyesterartige Fasern" bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung und den vorliegenden Ansprüchen Fasern aus einem synthetischen Polymer, das eine Esterverknüpfung aufweist. Dabei ist hauptsächlich an Polyäthylen-Terephthalat-Fasern gedacht. Es sind aber auch synthetische Fasern aus modifizierten Polyestern, die sich aus der Substitution'eines anderen copolymerisierbaren Monomers anstelle eines Teils der Säurekomponente und/oder der Alkoholkomponente eines Polyesters oder aus dem Vermischen einer dritten Komponente mit einem Polyester ergeben, eingeschlossen, ebenso wie sogenannte kationische,anfärbbare,polyesterartige,synthetische Fasern, die sich aus der Substitution einer 5-Sulfoisophthalsäure anstelle eines Teils der Terephthalsäure als Säurekomponente des Polyesters ergeben, gegen ein Aufwickeln oder Zusammenballen wirksame Polyesterfasern, die sich aus der Verwendung von Cyclohexandimethanol als Modifizierungsmittel ergeben, leicht anfärbbare Polyesterfasern, die mit p-ß-Hydroxyäthoxybenzoesäure-Glykolester, Methoxypolyäthylenglykol oder Pentaerythrit copolymerisiert sind, flammhemmende Polyesterfasern, die mit einem Monomer, das Halogen oder Phosphor enthält, copolymerisiert sind, oder mit Chlorendsäure oder Tetrabromphthal-A.nhydrid, das einen Teil der Terephthalsäure ersetzt, polymerisiert sind, und leicht anfärbbare Polyesterfasern, die mit Dioctylphenylpolyäthylenglykol oder Phenylpheriolbenzoj -1 ,3-disulfonat vermischt sind. Die polyesterartigen, synthetischen Fasern, die bei der vorliegenden Erfindung benützt werden, schlio.= -· sen auch gegen Zusammenballung und Aufwickeln wirksame Polyester mit niedrigem Polymerisationsgrad oder physikalisch modifizierte Polyesterfasern, beispielsweise solche, die unter Entspannung
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wärmebehandelt wurden, ein.
Darüber hinaus schliesst der Ausdruck "Faserwaren mit Polyesterfasern" , wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, nicht nur Faserwaren, die einzig und allein aas polyesterartigen Fasern bestehen, ein, sondern auch vermischt gesponnene,miteinander verwebte oder gewirkte Faserwaren, die aus polyesterartigen, synthetischen Fasern stammen, und andere natürliche, regenerierte oder synthetische Fasern. Die Faserware kann die Form eines gewirkten, gewebten oder nicht-gewebten Stoffes haben.
Obwohl das erfindungsgemässe Färbeverfahren unter Verwendung, einer Färbevorrichtung, die für das erfindungsgemässe Färbeverfahren speziell ausgebildet wurde, durchgeführt werden kann, können verschiedene bekannte Arten von' Düsenfärbevorrichtungen verwendet warden, bei denen die Stoffe gefärbt werden können, während sie in einem Färbebad unter Verwandung einer Düse für die E'arbflotte bewegt werden. Beispiele für derartige Vorrichtungen sind ein Düsenfärbegerät der Firma Gaston County Dyeing-Machine Co., eine Umwälz-Düsenfärbernaschine der Firma Hisaka Works, Ltd., die "Uni-Ace"-Färbemaschine der Firma Nippon Deying Machine Co., die HT-Färbemaschine "Loco-Overflow" der Firma Hokuriku Chemical Machinery Co., Ltd., die "Masflow"-Einrichtung der Firma Masuda Manufacturing Co., Ltd., und ähnliche (siehe dazu ITB Dyeing/Printing/Finishing 4/1971). Färbevorrichtungen mit einem Aufbau, bei dem das Material gefärbt wird,während es fast vollständig in der Farbflotte eingetaucht ist, vor allem die Umwälztyp-Düsenfärbemaschine, sind besonders geeignet.
Beim erfindungsgemässen Verfahren ist es wesentlich,, dass die Faserware aus Polyester im Bad mit einer Geschwindigkeit von 80 b-is 300 m/min bewegt wird, vorzugsweise von 100 bis 2 50 m/min., noch besser zwischen 1S0 und 2D0 m/min. Bei einer Goschw.i ndigkei :"
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BAD ORIGINAL
unter 80 m/min kann die Temperatur des Bades und die Konzentration der Farbe innerhalb kurzer Zeit nicht ausreichend gleichförmig gemacht werden. Wenn auf der anderen Seite die Geschwindigkeit der Bewegung der Faserware 300 m/min übersteigt, so gerät der Flüssigkeitsfluss des Bades in beträchtliche Unordnung. In beiden Fällen kann eine gleichmässige Färbung, frei von Farbeunregelmassigkeiten nicht erreicht werden. Darüber hinaus wird bei einer Bewegungsge-
zu schwindigkeit der Faserware über 300 m/min eine/hohe Spannung auf die Faserware ausgeübt, so dass der Griff beeinträchtigt wird . Die optimale Bewegungsgeschwindigkeit der Faserware kann durch Fachleute nach einfachen Versuchen entsprechend der Art der zu färbenden Faserware, der Art der Farben usw., bestimmt werden.
Die Bewegung der Faserware kann durch den Fluss der Farbflotte und einer sich innerhalb des Färbebades drehendai Haspel erfolgen= Die
Farbflotte wird unter Druck über eine innerhalb des Färbebades vorgesehene Düse zugeführt. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Faserware kann durch Einstellen der Flussgeschwindigkeit der Farbflotte und der Drehgeschwindigkeit der sich drehenden Haspel gesteuert werden.
Das Aufheizen der Badflüssigkeit kann durch Aufheizeinrichtungeri , wie. einen im Färbebad und/oder in einer Farbf lottenumwälzbahn aus.serhalb des Färbebades vorgesehenen Wärmeaustauscher erfolgen. Die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung der Badflüssigkeit ist keinen besonderen Einschränkungen unterworfen. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann die\üemperaturrasch auf eine Temperatur von 110°C angehoben v/erden. Dies ist ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens.
Da bei dem erfindungsgemässen Verfahren die Badflüssigkeit und die Faserware innerhalb des Färbebades mit einer bestimmten Bewegungsgeschwindigkeit umgewälzt werden, kann die Temperaturverteilung
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■Mj 3 ö Ί 3 / Ü 8 G 1
der Badflüssigkeit leicht und rasch gleichförmig gemacht v/erden, selbst wenn die Aufheizgeschwindigkeit des Bades stark erhöht wird. Auf diese Weise kann durch eine starke Erhöhung der Temperatur anstiegsgeschwindigkeit die Zeit für den Temperaturanstieg erheblich abgekürzt werden.
Es wurde festgestellt, dass man bei Verwendung eines Wärmeaustauschers sowohl innerhalb des Färbebades als auch innerhalb der Farbflottenumwalzbahn ausserhalb des Färbebades eine Gesamtfläche an wärmeaustauschenden Flächen bei den zwei Wärmeaustauschern benötigt,
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die wenigstens 30 cm , normalerweise 40 bis 60 cm , pro Liter des Färbebadvolumens beträgt. Dabei kann die Temperatur des Bades innerhalb kurzer Zeit gleichförmig auf den gewünschten Wert angehoben werden.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann die Temperatur des Bades von Zimmertemperatur Zur optimalen Färbetemperatur über 1100C normalerweise innerhalb einer kurzen Zeit von 10 bis 20 Minuten angehoben werden.
Es ist jedoch nicht notwendig, dass die Badtemperatur gleich der Zimmertemperatur ist, wenn die Faserware eingelegt wird. Zur Abkürzung der Zeit für die Temperaturerhöhung ist es vorteilhaft,die Faserware erst nach einer Vorwärmung in einem vorgewärmten Wasser, dessen Temperatur vorzugsweise nicht über 800C liegt, in das Färbebad einzuführen. Auf diese Weise wird die Badflüssigkeit rasch innerhalb kurzer Zeit auf eine Temperatur, von wenigstens 110°C, die für das Färben geeignet ist, aufgeheizt. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Zugabe der Farbe dann beginnt, wenn die Temperatur der Badflüssigkeit wenigstens 1100C erreicht hat, die für das Färben geeignet ist.
Im allgemeinen wird die Farbe in das Färbebad aus einem Färbebad-
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Ansetzbehälter in Form einer wässrigen Lösung oder einer wässrigen Dispersion zugeführt. Die Konzentration der Farben im Behälter ist nicht kritisch, kann jedoch über einen weiten Bereich entsprechend solcher Faktor en, wie Farbstoff typ/Temper atur des Bades, oder Art der Faserware bestimmt werden. Normalerweise beträgt die Farbkonzentration 1 g/l bis 100 g/l.
Es ist wichtig, dass die Geschwindigkeit der Zufuhr der Farbflotte in das Färbebad weniger als 20 l/s· beträgt. Sogar wenn die Geschwindigkeit der Faserware auf 40 bis 300 m/min eingestellt ist, ist es schwierig die Konzentration der Farbe im Färbebad rasch gleichmässig zu machen. Bevorzugte Geschwindigkeiten der Zugabe liegen im Bereich zwischen 1 und 10 l/s Die Konzentration der Farbe im Färbebad ist nicht kritisch ,sondern kann über einen weiten Bereich variiert werden. Beispielsweise beträgt die Konzentration 0,001 bis 5 Gew.% der Faserware.
Die Farbflotte wird aus einem Farbbad-Ansetzbehälter, der eine wässrige Lösung oder eine Dispersion der Farben enthält, durch normale Einrichtungen, wie eine Umwälzpumpe oder eine Druckpumpe, hinzugefügt. Es ist erwünscht, dass die Temperatur der zuzuführenden Farbflotte annähernd dieselbe .ist, wie diejenige der Badflüssigkeit sie kann normalerweise zwischen 40 und 130C liegen.
Die Farben, die für das Färben von polyesterartigen, synthetischen Fasern verwendet werden, können beim erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden. Beispiele sind Dispersxonsfarben, kationische Färben, Säurefarben oder Metall enthaltende Farben.
Das Ware-zu-Flotteverhältnis im Färbebad kann über einen weiten Bereich variiert werden, je nach Typ der Farbstoffe oder der Art der Faserware. Im allgemeinen beträgt es 1:10 bis 1 : 50 , vorzugsweise
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ί : 20 bis 1 : 40.
Das Färben wird durch Beifügen der Farbflotte mit der oben beschriebenen Geschwindigkeit durchgeführt, während sich die Faserware mit der oben beschriebenen Geschwindigkeit bewegt. Die Temperatur zum Zeitpunkt der Färbung beträgt mindestens 11O0C und bis zu 14Q°C, vorzugsweise 12O°C bis 135°C. Bei diesen Temperaturen wird die Färbung normalerweise in 10 bis 60 Minuten ausgeführt.
Um das Dispergieren und das Wandern der Farben zu erleichtern, können Hilfsmittel, wie Polyoxyäthylenalkylester oder -äther, oder anionische, oberflächenaktive Mittel aus dem Salz eines Naphthalinsulf osäure-Kondensationsproduktes, das im Handel unter dem Namen "Tamol" erhältlich ist, der Badflüssigkeit oder der Farbflotte beigefügt werden. Vorteilhaft wird ein derartiges Hilfsmittel dem Färbebad beigefügt, bevor die Badtemperatur 110°C erreicht, vorzugsweise zwischen 30 und 80 C. Dadurch wird eine gleichmässigere Färbung erreicht.
Um die Zersetzung von Farbe während des Farbvorgangs zu verhindern, wird vorzugsweise eine Säure,wie Essigsäure, beigegeben, um den pH-Wert der Badflüssigkeit zwischen 4 und 6 zu halten, wie es üblich ist. ■
Mit dem erfindungsgernässen Verfahren erhält man innerhalb kurzer Zeit ohne Verwendung einer besonderen Vorrichtung eine gleichmässige Färbung frei von Unregelmässigkeiten.
Wie vorher beschrieben, kann das erfindungsgemässe Verfahren in befriedigender Weise unter Verwendung bekannter Düsen-Färbevorrichtungen durchgeführt werden. Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jedoch eine speziell ausgebildete
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Färbevorrichtung zur praktischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehen.
Erfindungsgemäss ist eine Düsen-Färbevorrichtung vorgesehen, welche
a) einen Färbebehälter mit einer Öffnung zum Einlegen und Entnehmen einer Faserware, eine Flüssigkeitszufuhr und -ablasseinrichtung, eine Umwälzbahn für die Farbflotte zum Bewegen der Faserware, und eine Einrichtung zum Bewegen der Faserware längs der Umwälzbahn aufweist,
b) weiterhin einen ersten Wärmeaustauscher, der wenigstens an einem Teil der Umwälzbahn für die Farbflotte vorgesehen ist,
c) eine äussere Umwälzbahn für die Farbflotte, welche sich von einem Ende der genannten Umwälzbahn für die Farbflotte bis zum anderen Ende erstreckt,
d) einen zweiten Wärmeaustauscher, der wenigstens an einem Teil der äusseren Umwälzbahn für die Farbflotte vorgesehen ist, und
e) einen Farb-Ansetzbehälter zur Zufuhr der Farben in den Färbebehälter, enthält,
wobei die wärmeaustauschenden Flächen des ersten und des zweiten Wärmeaustauschers zusamme]
Färbebehälters ausmachen.
Wärmeaustauschers zusammen mindestens 30 cm /1 des Volumens des
Die besonders ausgebildete Düsen-Färbevorrichtung gemäss der Erfindung wird anhand der angefügten Fig. 1, welche einen schematishen Überblick über die erfindungsgemässe Düsen-Färbevorrichtung
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gibt, in einer grösseren Darstellung näher beschrieben.
Gemäss Fig. 1 besteht eine Düsen-Färbevorrichtung aus einem Hauptbottich 2 und einer Umwälzbahn 3 für die Farbflotte zum Bewegen einer zu färbenden Faserware. Die Umwälzbahn 3 ist vorzugsweise U-förmig, wie in der Zeichnung dargestellt. Der Hauptbottich 2 enthält an seinem oberen Teil eine Öffnung 4 zum Einlegen und Entnehmender Faserware, und an seinem zentralen Teil eine drehbare Haspel 6 zum Befördern der Faserware 5 und zum Steuern der Geschwindigkeit der Faserware. Der Hauptbottich 2 enthält ausserdem eine Flüssigkeitszufuhrbahn 7 für die Wasserzufuhr zum Färbebehälter 1. Die Flüssigkeitszufuhrbahn 7 weist einen Dampfmischer 8 auf, so dass von einer Leitung 9 kommendes Wasser in geeigneter Weise mit Dampf oder heissem Wasser, das über eine Leitung 10 von einer (nicht gezeigten) Heisswasserquelle zugeführt wird, gemischt wird. Durch diese Einrichtung kann die Temperatur der Badflüssigkeit rasch erhöht werden.
Andererseits erfüllt die Umwälzbahn 3 für die Farbflotte den Zweck, die Farbflotte und die Faserware 5 mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch die Bahn hindurchzubewegen. Ein Ende 11 dieser Bahn ist in Düsenform eingeengt oder eine Düse ist innerhalb der Umwälzbahn 3 in derartiger Weise vorgesehen, dass eine Antriebskraft auf die Farbflotte und die Faserware ausgeübt wird. Wenigstens ein Teil der inneren Umfangsflache der Umwälzbahn 3 ist mit einem ersten Wärmeaustauscher 12 zum Aufwärmen der Farbflotte versehen. Der Wärmeaustauscher 12 kann von beliebiger Art sein, wie eine Heizschlange, ein Doppelmantel-oder ein plattenförmiger Wärmeaustauscher. Der Wärmeaustauscher enthält ein Dampfeinlassventil 13, ein Ablassventil 15, ein Kühlwasser-Einlassventil 14 und ein Kühlwasser-Auslassventil 16, um dem Wärmeaustauscher 12 Dampf oder Kühlwasser zuzuführen. Die Umwälzbahn 3 für die Farbflotte weist eine äussere Umwälzbahn 17 für die Farbflotte
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auf, welche sich von einem Ende 11 bis zum anderen Ende der Umwälzbahn 3 erstreckt, durch welche die Farbflotte zwangsweise infolge einer Farbflotten-ünwälzpumpe 18 umgewälzt wird, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Faserware und die Bewegungsgeschwindigkeit der Badflüssigkeit in der ümwälzbahn 3 gleichzeitig gesteuert werden. Ein zweiter Wärmeaustauscher 19 ist wenigstens an einem Teil der äusseren Umwälzbahn 17 angeordnet^, um die Badflüssigkeit und die Farbflotte aufzuwärmen. Wie der Wärmeaustauscher 12 kann auch der Wärmeaustauscher 19 ein Dampfeinlassventil, ein Ablassventil, ein Kühlwasser-Einlassventil und ein Kühlwasser-Auslassventil enthalten.
Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemässenVorrichtung liegt darin, dass die Gesamtsumme der wärmeaustauschenden Flächen der
2 Wärmeaustauscher 12 und 19 mindestens 30 cm , vorzugsweise 40 bis 60 cm^/i des Volumens des Färbebehälters 1 betragen muss. Dadurch ist ein gleichmässiges Aufwärmen des Färbebads innerhalb kurzer Zeit sichergestellt.
Ein Farb-Ansetzbehälter 20 ist mit dem Färbebehälter 1 für die Zufuhr der Farben verbunden. Der Farb-Ansetzbehälter 20 weist einen Heizkörper 21 auf, um die Farbflotte im Behälter zu erwärmen. Dieser Heizkörper 21 kann eine normale Heizeinrichtung sein, wie ein elektrischer oder ein Dampfheizkörper. Dieser Heizkörper ermöglicht es, dass die Farbflotte im Behälter beinahe bis auf die Färbetemperatur aufgewärmt wird. Die Farbflotte fliesst durch eine Leitung 22 und wird vorzugsweise der äusseren Umwälzbahn 17 für die Farbflotte mit Hilfe einer Pumpe 23 zugeführt.
Der Hauptbottich 2 und der Farb-Ansetzbehälter 20 können mit Hilfe von Leitungen 24 bzw. 25 über ein Druckluftventil 26, das mit einer Druckluftversorgungsquelle (nicht gezeigt) in Verbindung steht, unter . statischen Druck gesetzt werden. Dadurch kann eine Kavitation
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der Farbflotte-Umwälzpumpe 18 vermieden werden.
Eine Ablasseinrichtung 29 für die auf hoher Temperatur unter hohem Druck stehende Flüssigkeit kann mit dem Färbebehälter 1, vorzugsweise mit der Umwälzbahn 3 für die Farbflotte in Verbindung stehen, und bei Bedarf auch mit Flüssigkeitsablassleitungen 27 und 28, die mit der äusseren Umwälzbahn 17 für die Farbflotte in Verbindung stehen. Die Ablasseinrichtung für die auf hoher Temp eratur und unter hohem Druck stehende Flüsigkeit kann beispielsweise eine Strahlpumpe sein, die Wasser als Energiequelle benützt. Das macht es möglich, die Farbflotte bei einer Temperatur über ; 100 C abzulassen, und die zi
Zeit kann abgekürzt werden.
100 C abzulassen, und die zur Kühlung des Färbebades notwendige
Im folgenden wird das Färben einer Faserware unter Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben:
Zuerst wird Wasser, das auf einer Temperatur von 80°C steht^ durch einen Dampfmischer 8 in einer Menge von 1800 1 in bezug aif das Gesamtvolumen von 2000 1 in den Färbebehälter 1 eingeführt. Die (nicht gezeigte) Warmwasserversorgungsquelle kann vom Dampfmischer typ, vom Auspuff typ oder vom Wärmeaus tauscher typ sein. Anschliessend wird die Farbflotte-Umwälzpumpe 18 in Betrieb gesetzt,
die Einführgeschwindigkeit der Faserware in den Färbemittels der Düse 11
behälter / eingestellt und eine bestimmte Menge einer Faserware
5 mit Polyesterfasern (zvB. ein Stoff) wird über die
Öffnung 4 in den Färbebehälter 1 eingeführt. Beide Enden der Faserware werden zusammengenäht und durch Einstellen der Düse 11 wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Faserware auf 30 bis 300 m/min eingestellt. Dann wird der Färbebehälter 1 unter Verwendung des Druckluftventils 26 unter statischen Druck gesetzt und über das Einlassventil 13 und das Ablassventil 15 in die Wärmeaustauscher
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12 und 19 Dampf eingeführt.
Dadurch wird die Temperatur innerhalb des Färbebehälters auf wenigstens 11O°C, vorzugsweise 13O°C, in etwa 15 Minutenjerhöht.
Auf der anderen Seite werden die erforderlichen Mengen an Farben und Hilfsmitteln, die im Farb-Ansetzbehälter 20 in Wasser gelöst oder dispergiert sind, durch denHeizkörper 21 auf 100 C aufgewärmt und anschliessend über eine Leitung 22 und die äussere Farbflotten-Umwälzbahn 17 durch eine Pumpe 23 in den Färbebehälter 1 eingeführt, der vorzugsweise auf einer Temperatur von 130C gehalten wird. Ausserdem wird Warmwasser hinzugefügt, so dass das gesamte Flüssigkeitsvolumen im Färbebehälter 2000 1 beträgt. Bei der genannten Temperatur wird ungefähr 50 Minuten das Färben durchgeführt und die Farbflotte über die Flüssigkeitsablasslextungen 27 und 28 durch die Ablasseinrichtung 29 für auf hoher Temperatur und unter hohem Druck stehende Flüssigkeit abgelassen.
Zur gleichen Zeit werden das Einlassventil 13 und das Auslassventil 15 geschlossen und das Kühlwassereinlassventil 14 und das Kühlwasserauslassventil 16 geöffnet. Durch den Wärmeaustauscher 12 innerhalb des Färbebehälters fliesst Kühlwasser. Die aus dem Färbe-1 behälter herausgezogene Faserware wird in üblicher Weise nachbehandelt und gewaschen. Durch diesen Vorgang wird eine gleichmässige Färbung erzielt. Die für diesen Färbevorgang notwendige Zeit beträgt etwa 70 Minuten, was eine starke Abkürzung, im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen bedeutet, bei welchen der Färbevorgang mehr jals 140 Minuten beträgt.
Da bei der vorliegenden Erfindung ausserdem die gesamte wärmeaustauschende Fläche des ersten und zweiten Wärmeaustauschers wenigstens
30 cm /1 des Volumens des Färbebehälters beträgt, so kann die Temperatur der Färbeflüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von etwa 5°C/min
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sehr rasch erhöht werden, und daher ist die Zeit für die Erhöhung der Temperatur im Vergleich mit bekannten Färbevorrichtungen erheblich kürzer. Beim Kühlvorgang kann die Farbflotte und der Färbebehälter durch Durchleiten von kaltem Wasser durch den Wärmeaustauscher, der im Färbebehälter vorgesehen ist, sehr rasch gekühlt werden. Zur gleichen Zeit wird die Farbflotte bei hoher Temperatur und hohem Druck abgelassen, um das Auftreten von Verflechtungen oder Falten der Faserware zu verhindern, was durch die heftige Bewegung der Faserware durch die plötzliche Verdampfung infolge der restlichen Wärme des Färbebehälters oder der Faserware hervorgerufen werden könnte.
Ein anderer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es, dass durch das Vorsehen einer Heisswasser-Zufuhreinrichtung in der Was- : serzufuhrbahn- Wasser, das auf die erforderliche Temperatur aufgewärmt ist, der Färbevorrichtung zugeführt werden kann, und dass dadurch die Aufheizzeit im Vergleich zum bekannten Verfahren, bei welchem Kaltwasser direkt in der Färbevorrichtung aufgeheizt wird, -verkürzt werden kann.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch das Vorsehen einer Ablasseinrichtung für auf hoher Temperatur und unter hohem Druck stehende Flüssigkeit in der Flüssigkeitsablassbahn die Farbflotte ausserhalb des Wärmebehälters mit einer Temperatur über 10O0C abgelassen werden kann und dass die für die Kühlunc des Färbebades notwendige Zeit dadurch abgekürzt werden kann.
Wenn der rasche Temperaturanstieg und die rasche Kühlung durch die erfindungsgemässe Düsen-Färbevorrichtung durchgeführt wird, so kann die Temperaturverteilung und die Konzentration der Farben im Färbebad sehr rasch gleichförmig gemacht werden, da die Kontaktmöglichkeiten zwischen zu färbendem Material und Farbflotte anwachsen. Infolgedessen sind die erhaltenen gefärbten Faserwaren weit-
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gehend frei von Färbeunregelmässigkeiten oder Falten ( die Färbezeit kann im Vergleich zu bekannten Verfahren erheblich abgekürzt werden.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung detailliert darstellen.
Beispiel 1
12 Stück (60 kg) von Webstoffen aus Polyäthylenterephthalatfasern (von der Firma Teijin Ltd. unter dem Handelsnamen"TETORON" erhältlich), die vorher entspannt , gereinigt und miteinander verbunden wurden, wurden in einen Färbebehälter einer Umwälzfärbevorrichtung vom I-Typ (der Firma Hisaka Works Ltd.) mit'einer Kapazität von ungefähr 2 400 1 eingeführt und 2300 1 Wasser und 0,4 g/l PoIyoxyäthylen—(10 Mol-Addukt) Laurylester, 0,5 g/l von Disper TL (ein oberflächenaktives Mittel vom Tamol-Typ aus dem Salz eines Naphthalinsulfosäure-Kondensationsprodukts (erhältlich von der Firma Meisei Chemical Co., Ltd.) und 0,2 g/l Essigsäure hinzugefügt. Die Flussgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der önwälzbahn 3 der ' Färbevorrichtung wurde dann durch Düsendruck so eingestellt, dass die Stoffgeschwindigkeit auf 180 m/min eingestellt wurde. Die Temperatur des Bades wurde dann unter Verwendung eines Wärmeaustauschers und einer Schlange für die Temperaturerhöhung innerhalb 10 Minuten von 30°C auf 130°C erhöht.
Davon getrennt wurde eine Farbflotte mit folgender Zusammensetzung angesetzt.
Latyl Blue FLW (CI. 607 67) 0,6 kg
(ein Erzeugnis von Du Pont)
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~ IO -
Sumikaron Yellow 5G (CI. 12790) 0,6 kg
(ein Erzeugnis der Sumitomo Chemical
Co., Ltd.)
Wasser 70 1
Die Farbflotte wurde mit der in Tabelle 1 gezeigten Geschwindigkeit in das auf einer Temperatur von 30 C stehende Bad der Färbevorrichtung eingeführt und das Färben 60 Minutenlang durchgeführt. Dann wurde die Färbeflüssigkeit auf etwa 90 C gekühlt und die Flüssigkeit abgelassen. Die für den Färbevorgang allein notwendige Zeit betrug 95 Minuten, was um etwa 75 Minuten kürzer ist als die bei den bekannten Verfahren notwendige Zeit.
Dann wurden die gefärbten Stoffe bei 80 C 20 Minuten lang einer reduzierenden; Reinigung unter Verwendung einer Flüssigkeit unterzogen, die aus 2 g/l Hydrosulfid, 2 g/l Natriumhydroxid, 2 g/l oberflächenaktives Polyoxyäthylenalkylamin (von der Daiichi Kogyo K.K. unter·dem Namen "Ämerazine" erhältlich) und 2400 1 Wasser zusammengesetzt ist.
Bei Veränderung der Geschwindigkeiten für die Zugabe der Farbflotte erhielt man Eigenschaften der gefärbten Stoffe bezüglich einer glatten Färbung, wie in Tabelle 1 gezeigt. Aus Tabelle 1 geht hervor, dass die Eigenschaften bezüglich einer glatten Färbung dann am besten sind, wenn die Geschwindigkeit der Zugabe der Farbflotte innerhalb des gemäss der vorliegenden Erfindung definierten Bereichs liegt.
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Tabelle 1
Geschwindigkeit
der Zugabe
(l/s )		 Qualität der
Färbung
Geittäss Erfindung 1 sehr gut
Gemäss Erfindung 5 sehr gut
Gemäss Erfindung 15 gut, ohne
Farbflecken
Bekanntes Verfahren 25 schlecht, erheb
liche Fäirbungs-
fehler
Beispiel 2
Webstoffe aus Polyathylenterephthalatfasern (unter dem Handelsnamen "Tetoron" erhältlich) wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 gefärbt, mit der Ausnahme, dass die Geschwindigkeit der Zugabe der Farbflotte auf 5 l/s festgelegt wurde, und die Geschwindigkeit der Stoffbewegung gemäss Tabelle 2 abgeändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Tabelle 2
Geschwindigkeit
der Stoffbewe
gung (m/min)		 Qualität der
Färbung
Gemäss Erfindung 80 gut, ohne unre
gelmässigkeiten
der Färbung
Gemäss Erfindung 100 sehr gut
Gemäss Erfindung 180 sehr gut
Geinäss Erfindung 250 sehr gut
Bekanntes Verfahren 40 schlecht, mit
erheblichen Un
regelmässigkei
ten der Färbung
Bekanntes Verfahren (Vergleichsbeispiel 1)
Das Beispiel 1 wurde wiederholt, ausgenommen, dass die Farbflotte bei 30 C zugefügt wurde und die Badtemperatur innerhalb von etwa
10 Minuten von 30°C auf 1300C erhöht wurde. In den gefärbten Stoffen traten Unregelmässigkeiten der Färbung mit Auftreten, von
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Strichmustern auf.
Bekanntes Verfahren (Vergleichsbeispiel 2)
Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Farbflotte bei 80 C zugeführt wurde und die Temperatur des Bades von 80 C auf 130 C innerhalb von etwa 5 Minuten erhöht wurde. In den gefärbten Stoffen traten Unregelmassigkeiten der Färbung mit Auftreten von Strichmuatern auf.
— OO _ i.e.
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Claims (12)

  1. Patentansprüche
    Düsen-Färbeverfahren für Faserwaren mit Polyesterfasern, bei dem die Faserware unter Verwendung einer Düse für die Farbflotte gefärbt wird, während sich die Ware im Färbebad bewegt, dadurch gekennzeichnet , dass die Badflüssigkeit aufgeheizt wird, während sich die Faserware bei einer Geschwindigkeit von 80 bis 300 m/min in einem Bad, das keine Farbe enthält, bewegt, dass eine Farbflotte mit einer Geschwindigkeit nicht höher als 20 l/s hinzugefügt wird, wenn die Temperatur des Färbebades 11O0C überschritten hat, und dass daran anschliessend die Faserware bei einer Temperatur über 11O°C gefärbt wird/ während sie sich mit der obigen Geschwindigkeit bewegt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t , dass die Bewegungsgeschwindigkeit für die Faserware zwischen 100 und 2 50 m/min liegt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Farbflotte mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 10 l/s zugeführt wird.
  4. 4. ' Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Flottenverhältnis zwischen Faserware und Farbflotte im Färbebad zwischen 1 : 10 und 1 : 50 liegt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Färbung bei einer Temperatur
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    zwischen 110 und 14O°C durchgeführt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet r dass dieFärbung 10 bis 60 Minuten lang durchgeführt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass das Aufheizen des Färbebads durch Wärmeaustauscher durchgeführt wird, die im Färbebad und in der Umwälzbahn für die Farbflotte ausserhalb des Färbebehälters vorgesehen sind, wobei die Gesamtfläche der wärmeleitenden Flächen der zwei Wärmeaustauscher ι
    lumens des Färbebehälters beträgt.
    Flächen der zwei Wärmeaustauscher mindestens 30 cm /1 des Vo-
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Färbung unter Verwendung einer Düsen-Färbevorrichtung ausgeführt wird.
  9. 9. Düsen-Färbevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch
    a) einen Färbebehälter mit einer Öffnung zum Einlegen und Entnehmen einer Faserware, eine Flüssigkeitszufuhr und -ablasseinrichtung, eine Umwälzbahn für die Farbflotte zum Bewegen der Faserware, und eine Einrichtung zum Bewegen der Faserware längs
    M^f Umwälzbahn,
    b) durch einen ersten Wärmeaustauscher, der wenigstens
    an einem Teil der Umwälzbahn für die Farbflotte vorgesehen ist,
    c) eine äussere Umwälzbahn für die Farbflotte, welche sich von einem Ende der genannten Umwälzbahn für die Farbflotte bis
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    zum anderen Ende erstreckt,
    d) einen zweiten Wärmeaustauscher, der wenigstens an einem Teil der äusseren Umwälzbahn für die Farbflotte vorgesehen ist, und
    e) einen Farb-Ansetzbehälter zur Zufuhr der Farben in den Färbebehälter,
    wobei die wärmeaustauschenden Flächen des ersten und des zweiten Wärmeaustauschers zusammen mim
    mens des Färbebehälters ausmachen.
    ten Wärmeaustauschers zusammen mindestens 30 cm /1 des VoIu-
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , dass das Flüssigkeitszuführsystem für den Färbebehälter eine Einrichtung zur Zufuhr von Heisswasser enthält.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet , dass die äussere Umwälzbahn für" die Farbflotte eine Ablassanlage für Flüssigkeiten enthält, und dass sowohl diese Anlage als auch eine Flüssigkeits-Ablassanlage für den Färbebehälter, eine Ablasseinrichtung für auf hoher Temperatur und unter hohem Druck stehende Flüssigkeit aufweisen.
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    _25_ 244259Q
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 11, dadurch g e k e η η -
    zei.chnet, dass sowohl der erste als auch der zweite Wärmeaustauscher ein Dampf-Einlassventil und ein Kühlwasser-Einlassventil aufweisen.
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    Leerseite
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